Depuis deux décennies, la recherche militaire se focalise sur l'amélioration des critères de performances des explosifs, tout en prenant en compte leurs impacts environnementaux et toxicologiques. Ces enjeux sont encadrés par une réglementation stricte : REACh (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals) permettant d'assurer un haut niveau de protection sanitaire et environnementale. De nos jours, développer des explosifs ou molécules hautement énergétiques (High Energy Materials (HEM)) ayant un effet réduit sur l'homme et l'environnement est un sujet de préoccupation majeur. Ainsi, en collaboration avec Airbus Safran Lauchers (ASL), un programme de recherche a été mis en place, afin d'obtenir des outils optimisés pour la prédiction de la toxicité des HEMs et concevoir de nouvelles molécules HEMS non toxiques et réglementaires.Différentes méthodes in silico ont été utilisées dont des Relations Structure Activité Quantitatives (ou Quantitative Structure-Activity Relationship (QSAR)) et le Machine Learning. La recherche de similarité structurale parmi les molécules est un outil novateur sur lequel nous avons basé nos prédictions in silico. Cette similarité est obtenue grâce à un algorithme intelligent développé au sein du Pôle Rhône Alpin de Bio-Informatique de Lyon et qui a donné lieu à un brevet. Cet algorithme nous permet d'obtenir des prédictions plus précises basées sur des données expérimentales issues de directives européennes / For the last two decades, the military research has focused on the improvement of explosive performances, while taking into account their environmental and toxicological impacts. These issues are governed by strict regulations: REACh (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals) to ensure a high level of health and environmental protection.Today, it's a major consideration to develop High Energetic Materials (HEM) or molecules who's hazard on human health and environment are reduced. Thus, in collaboration with Airbus Safran Lauchers (ASL), a research program was set up to obtain optimized tools for predicting the potential toxicity of HEM and to design new non-toxic and regulatory molecules.Different in silico methods have been used, including Quantitative Structure Activity Activity Relationships (QSARs) and Machine Learning.The search for structural similarity among molecules is an innovative tool on which we based our predictions in silico. This similarity is obtained thanks to an intelligent algorithm developed within the Pole Rhone Alpin de Bio-Informatique of Lyon which gave rise to a patent. This algorithm allows us to obtain more accurate predictions based on experimental data from European directives

Ma thèse introduit cinq logiciels de trois différents domaines: le calcul parallèle et distribué, la biologie structurale computationnelle et la chémoinformatique. Le logiciel pour le calcul parallèle et distribué s'appelle PAR. PAR permet d'exécuter des expériences indépendantes de manière parallèle et distribuée. Les logiciels pour la biologie structurale computationnelle sont Durandal, EleKit et Fragger. Durandal exploite la propagation de contraintes géométriques afin d'accélérer l'algorithme de partitionnement exact pour des modèles de protéines. EleKit permet de mesurer la similarité électrostatique entre une petite molécule et la protéine qu'elle est conçue pour remplacer sur une interface protéine-protéine. Fragger est un cueilleur de fragments de protéines permettant de sélectionner des fragments dans la banque de protéines mondiale. Enfin, le logiciel de chémoinformatique est ACPC. ACPC permet l'encodage fin, d'une manière rotation-translation invariante, d'une molécule dans un ou une combinaison des trois espaces chimiques (électrostatique, stérique ou hydrophobe). ACPC est un outil de criblage virtuel qui supporte les requêtes consensus, l'annotation de la molécule requête et les processeurs multi-coeurs. / This thesis introduces five software useful in three different areas : parallel and distributed computing, computational structural biology and chemoinformatics. The software from the parallel and distributed area is PAR. PAR allows to execute independent experiments in a parallel and distributed way. The software for computational structural biology are Durandal, EleKit and Fragger. Durandal exploits the propagation of geometric constraints to accelerate the exact clustering algorithm for protein models. EleKit allows to measure the electrostatic similarity between a chemical molecule and the protein it is designed to replace at a protein-protein interface. Fragger is a fragment picker able to select protein fragments in the whole protein data-bank. Finally, the chemoinformatics software is ACPC. ACPC encodes in a rotation-translation invariant way a chemical molecule in any or a combination of three chemical spaces (electrostatic, steric or hydrophobic). ACPC is a ligand-based virtual screening tool supporting consensus queries, query molecule annotation and multi-core computers.

Ecótonos campo-floresta no sul do Brasil são originados pela expansão de ecossistemas florestais sobre os campestres, um processo natural gerado por mudanças climáticas de larga escala espacial e temporal. Este processo provoca mudanças vegetacionais que consequentemente modificam os padrões de distribuição, composição e riqueza faunística. Assim, ecótonos campo-floresta são sistemas adequados para inferir sobre a influência de processos históricos, biogeográficos e ecológicos na estruturação de comunidades. Para respondermos questões relacionadas a processos agindo em diferentes escalas espaciais, distribuímos as amostragens de modo a obtermos um panorama espacial da estrutura das assembléias. Assim, a proposta de estudo desenvolvido no Capítulo I foi avaliar o papel do ambiente e de dinâmicas espaciais sobre a composição, riqueza de espécies e número de indivíduos em metacomunidades de pequenos mamíferos não-voadores de ecótonos campo-floresta. Os resultados demonstram que os componentes ambiental, espacial e a estrutura espacial do ambiente contribuem igualmente na explicação da variância na composição de espécies, enquanto o ambiente foi mais importante em explicar mudanças na riqueza de espécies e número de indivíduos. Assim, concluímos que requerimentos de nicho das espécies e processos regionais como a limitação da dispersão, o distanciamento de centros de especiação e distribuição geográfica e o processo de expansão florestal conjuntamente explicam variações na estrutura de metacomunidades de pequenos mamíferos não-voadores em ecótonos campo-floresta no Sul do Brasil. No Capítulo II, inferimos sobre os processos gerando os padrões de coexistência de pequenos mamíferos não-voadores em assembléias baseando-se em afinidades filogenéticas e funcionais. Considerando estas similaridades, avaliamos se a diferenciação de nicho ou os filtros ambientais compõem processos importantes para explicar os padrões de coexistência em escalas de hábitat, paisagem e região. Os resultados apontam um padrão de agrupamento filogenético e funcional em todas as escalas avaliadas, embora um padrão de repulsão foi registrado no interior florestal, atestando a influência da diferenciação de nicho estruturando as assembléias de pequenos mamíferos não-voadores nesta porção do gradiente campo-floresta. A predominância do padrão de agrupamento filogenético e funcional afirma a ação de filtros ambientais como processos majoritariamente importantes em explicar os padrões de coexistência de espécies e indivíduos de pequenos mamíferos não-voadores nas escalas avaliadas. Desta forma, o estudo compõem uma das primeiras tentativas para definir os processos de estruturação de assembléias de pequenos mamíferos não-voadores neotropicais combinando aspectos taxonômicos, funcionais e filogenéticos, levantando também questões de conservação da biodiversidade nos sistemas ecológicos estudados. / Grassland-forest ecotones in southern Brazil are originated by forest expansion on grasslands, a natural process generated by climate shifts in large spatial and temporal scales, which causes vegetation changes and likely affects distribution, composition and faunal richness patterns. Thus, grassland-forest ecotones in southern Brazil are suitable systems to infer about influence of historical, biogeographical and ecological processes structuring communities. In order to make these inferences, we spatially sampled non-flying small mammals to characterize the spatial structure of species assemblages. The study proposal of Chapter I was to evaluate the role of environment and spatial dynamics on the composition, species richness and individuals number of nonflying small mammals metacommunities in grassland-forest ecotones. The results shows that environment, space and spatial structure of environment explained equally variations in species composition, while environment variables was the most important component explaining changes in species richness and number of individual. Thus, we conclude that niche requirements and regional processes like dispersal limitation, increase in distance of speciation cores and geographic distribution centers and the forest expansion process explain together variation in metacommunities structure of non-flying small mammals in grassland-forest ecotones at southern Brazil. In Chapter II, we inferred the coexistence patterns of non-flying small mammals based on phylogenetic and functional affinities. Considering these ecological similarities, we evaluate whether niche differentiation or environmental filters processes are responsible for patterns of species coexistence in habitat, landscape and regional scales. Results indicated a phylogenetic and functional cluster across all evaluated scales, although phylogenetic and functional repulsion was registered at forest interior, proving the importance of niche differentiation structuring non-flying small mammals assemblages in this grassland-forest gradient portion. Prevalence of phylogenetic and functional cluster across all scales attests environmental filters as important processes explaining species and individual coexistence patterns in habitat, landscape and regional scales. Therefore, this study comprises one of first attempts to define processes underlying the structure of neotropical non-flying small mammals assemblages combining taxonomic, functional and phylogenetic aspects, concurrently addressing important questions to biodiversity conservation in the ecological systems under study.

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:51:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joao Paulo Fernandes Zorzanelli.pdf: 1847176 bytes, checksum: 78cb79a7776f3d01fe02a7b8991b5b16 (MD5) Previous issue date: 2012-08-30 / Os objetivos deste estudo foram listar as espécies de um trecho de Floresta Ombrófila Montana Serra do Valentim, verificar a distribuição geográfica das mesmas e analisar a estrutura e similaridade florística. Foram coletados materiais botânicos férteis de árvores, arbustos, ervas, epífitas, trepadeiras e lianas ao longo de trilhas e picadas em 25 idas a campo entre os anos de 2011 e 2012. Foi registrado um total de 391 espécies, 220 gêneros e 99 famílias. Dentre estas, 27 foram consideradas ameaçadas de extinção, três endêmicas para o estado do Espírito Santo e três possíveis novas para a ciência. O padrão geográfico mais encontrado foi o neotropical, embora muitas espécies (cerca de 10%) estivessem restritas à vegetação de Mata Atlântica do sudeste do Brasil. A estrutura da vegetação foi analisada num total de 10 transectos de dimensões 50 x 2 metros, sendo registrados todos os indivíduos (vivos e mortos), entre árvores, arbustos e lianas, com DAP≥2,5 cm. Foi mensurado o diâmetro para todos os indivíduos e a altura total foi estimada apenas para os indivíduos vivos. A similaridade florística foi estimada através do índice de Bray-Curtis e o algoritmo WPGMA foi utilizado para agrupar as vegetações referentes a 12 listagens florísticas. Foram encontradas 146 espécies, 95 gêneros e 53 famílias, sendo a espécie com maior valor de importância Euterpe edulis Mart. O índice de Shanon (H =3,60 nats/ind.) foi próximo ao encontrado para florestas bem preservadas da Mata Atlântica e o índice de Pielou (J=0,72) foi considerado elevado. Os valores de similaridade foram baixos revelando pouca consistência na análise de agrupamento. Os resultados demonstraram a grande lacuna existente em termos de conhecimento florístico para as vegetações do estado do Espírito Santo, bem como para a região do entorno do Caparaó, sugerindo um processo de intensificação de coletas e estudos estruturais e florísticos, em face da grande riqueza encontrada. A distinção da vegetação da Serra do Valentim em relação às demais analisadas representa a heterogeneidade existente ao longo da Mata Atlântica em resposta a diversos fatores, entre fisiográficos, edáficos, climáticos e altimétricos. Estes fatores contribuem para a formação de centros de diversidade pontuais restritos a pequenas regiões. Diante da riqueza encontrada, da flora ameaçada, do nível de endemismo e das possíveis novas espécies, a Serra do Valentim é merecedora de políticas de conservação / The objectives of this study were to list the species a stretch montane rain forest Serra do Valentim, verify the geographical distribution of the same and analyze the structure and floristic similarity. F ertile botanical materials were collected from trees, shrubs, herbs, epiphytes, vines and lianas along tracks and trails on 25 field trips between the years 2011 and 2012. A total of 391 species, 220 genera and 99 families were registered. Among these, 27 were considered endangered, three endemic to the state of Espírito Santo, and three possible new to science. The most geographical pattern found was neotropical, although many species (about 10%) were restricted to Atlantic Forest vegetation in southeastern Brazil. The vegetation structure was analyzed in a total of 10 transects of dimensions 50 x 2 meters, and recorded all individuals (living and dead), among trees, shrubs and lianas with DBH ≥ 2.5 cm. Diameter was measured for all individuals and the overall height was estimated only for individuals alive. The floristic similarity was estimated using the Bray-Curtis index and WPGMA algorithm was used to group the vegetation related to 12 floristic listings. Were found 146 species, 95 genera and 53 families, and the species with the highest importance value was Euterpe edulis Mart. The Shanon index (H = 3.60 nats / ind.) was close to that found for the unspoilt forests of the Atlantic Forest and the Pielou index (J = 0.72) was considered high. The similarity values were low revealing lacking consistency in cluster analysis. The results showed the large gap in terms of floristic knowledge to the vegetation of the state of Espírito Santo, as well as the area surrounding the Caparaó, suggesting a process of intensification of collections and floristic and structural studies, due to the great wealth found. The distinction of the vegetation from Serra do Valentim in relation the others analyzed represents the heterogeneity along the Atlantic in response to several factors, among physiographic, edaphic, climatic and altimetric. These factors contribute to the formation of punctual centers of diversity restricted to small regions. Given the wealth found, threatened flora, level of endemism and possible new species, Serra do Valentim is worthy of conservation policies

Com o crescimento e a facilidade de acesso a Internet, o volume de dados cresceu muito nos últimos anos e, consequentemente, ficou muito fácil o acesso a bases de dados remotas, permitindo integrar dados fisicamente distantes. Geralmente, instâncias de um mesmo objeto no mundo real, originadas de bases distintas, apresentam diferenças na representação de seus valores, ou seja, os mesmos dados no mundo real podem ser representados de formas diferentes. Neste contexto, surgiram os estudos sobre casamento aproximado utilizando funções de similaridade. Por consequência, surgiu a dificuldade de entender os resultados das funções e selecionar limiares ideais. Quando se trata de casamento de agregados (registros), existe o problema de combinar os escores de similaridade, pois funções distintas possuem distribuições diferentes. Com objetivo de contornar este problema, foi desenvolvida em um trabalho anterior uma técnica de padronização de escores, que propõe substituir o escore calculado pela função de similaridade por um escore ajustado (calculado através de um treinamento), o qual é intuitivo para o usuário e pode ser combinado no processo de casamento de registros. Tal técnica foi desenvolvida por uma aluna de doutorado do grupo de Banco de Dados da UFRGS e será chamada aqui de MeaningScore (DORNELES et al., 2007). O presente trabalho visa estudar e realizar uma avaliação experimental detalhada da técnica MeaningScore. Com o final do processo de avaliação aqui executado, é possível afirmar que a utilização da abordagem MeaningScore é válida e retorna melhores resultados. No processo de casamento de registros, onde escores de similaridades distintos devem ser combinados, a utilização deste escore padronizado ao invés do escore original, retornado pela função de similaridade, produz resultados com maior qualidade. / With the growth of the Web, the volume of information grew considerably over the past years, and consequently, the access to remote databases became easier, which allows the integration of distributed information. Usually, instances of the same object in the real world, originated from distinct databases, present differences in the representation of their values, which means that the same information can be represented in different ways. In this context, research on approximate matching using similarity functions arises. As a consequence, there is a need to understand the result of the functions and to select ideal thresholds. Also, when matching records, there is the problem of combining the similarity scores, since distinct functions have different distributions. With the purpose of overcoming this problem, a previous work developed a technique that standardizes the scores, by replacing the computed score by an adjusted score (computed through a training), which is more intuitive for the user and can be combined in the process of record matching. This work was developed by a Phd student from the UFRGS database research group, and is referred to as MeaningScore (DORNELES et al., 2007). The present work intends to study and perform an experimental evaluation of this technique. As the validation shows, it is possible to say that the usage of the MeaningScore approach is valid and return better results. In the process of record matching, where distinct similarity must be combined, the usage of the adjusted score produces results with higher quality.

Com o crescimento e a facilidade de acesso a Internet, o volume de dados cresceu muito nos últimos anos e, consequentemente, ficou muito fácil o acesso a bases de dados remotas, permitindo integrar dados fisicamente distantes. Geralmente, instâncias de um mesmo objeto no mundo real, originadas de bases distintas, apresentam diferenças na representação de seus valores, ou seja, os mesmos dados no mundo real podem ser representados de formas diferentes. Neste contexto, surgiram os estudos sobre casamento aproximado utilizando funções de similaridade. Por consequência, surgiu a dificuldade de entender os resultados das funções e selecionar limiares ideais. Quando se trata de casamento de agregados (registros), existe o problema de combinar os escores de similaridade, pois funções distintas possuem distribuições diferentes. Com objetivo de contornar este problema, foi desenvolvida em um trabalho anterior uma técnica de padronização de escores, que propõe substituir o escore calculado pela função de similaridade por um escore ajustado (calculado através de um treinamento), o qual é intuitivo para o usuário e pode ser combinado no processo de casamento de registros. Tal técnica foi desenvolvida por uma aluna de doutorado do grupo de Banco de Dados da UFRGS e será chamada aqui de MeaningScore (DORNELES et al., 2007). O presente trabalho visa estudar e realizar uma avaliação experimental detalhada da técnica MeaningScore. Com o final do processo de avaliação aqui executado, é possível afirmar que a utilização da abordagem MeaningScore é válida e retorna melhores resultados. No processo de casamento de registros, onde escores de similaridades distintos devem ser combinados, a utilização deste escore padronizado ao invés do escore original, retornado pela função de similaridade, produz resultados com maior qualidade. / With the growth of the Web, the volume of information grew considerably over the past years, and consequently, the access to remote databases became easier, which allows the integration of distributed information. Usually, instances of the same object in the real world, originated from distinct databases, present differences in the representation of their values, which means that the same information can be represented in different ways. In this context, research on approximate matching using similarity functions arises. As a consequence, there is a need to understand the result of the functions and to select ideal thresholds. Also, when matching records, there is the problem of combining the similarity scores, since distinct functions have different distributions. With the purpose of overcoming this problem, a previous work developed a technique that standardizes the scores, by replacing the computed score by an adjusted score (computed through a training), which is more intuitive for the user and can be combined in the process of record matching. This work was developed by a Phd student from the UFRGS database research group, and is referred to as MeaningScore (DORNELES et al., 2007). The present work intends to study and perform an experimental evaluation of this technique. As the validation shows, it is possible to say that the usage of the MeaningScore approach is valid and return better results. In the process of record matching, where distinct similarity must be combined, the usage of the adjusted score produces results with higher quality.

Uma das mais relevantes perspectivas que buscam explicar como as comunidades ecológicas se organizam é a teoria do nicho, que se divide em duas linhas de pesquisa com filosofias opostas. A primeira enfatiza que diferenças nas características funcionais de organismos permitem sua coexistência, enquanto que a segunda avalia até que ponto membros de uma mesma comunidade tendem a exibir similaridade em seus atributos funcionais. Uma variedade de métodos analíticos tem sido desenvolvida para avaliar mecanismos ligados a cada um dos processos. Explorando o padrão de distribuição de atributos de comunidades, a limitação de similaridade resulta em divergência de atributos, enquanto a ação local de filtros ambientais em geral produz convergência de atributos. Nesse sentido, o método para discriminação de padrões de organização por convergência ou por divergência de atributos no contexto de metacomunidades é de grande valor. Nesta dissertação, tal abordagem é utilizada para a avaliação de padrões de convergência e de divergência de atributos de plantas arbóreas juvenis em manchas florestais. Não incluímos informação filogenética ou de espécies a fim de avaliarmos até que ponto uma abordagem plenamente funcional pode explicar padrões de comunidades. O trabalho foi desenvolvido na Serra do Sudeste do RS, que consiste em um mosaico campo-floresta relativamente bem conservado. Algo instigante na Serra do Sudeste é a presença das coníferas Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze e Podocarpus lambertii Klotzsch ex Endl. em várias manchas florestais, espécies reconhecidas como características da Floresta com Araucária do Planalto Sul-Brasileiro. Tal ocorrência vem sendo discutida há muitas décadas na literatura, mas nenhum estudo ecológico feito nessas áreas foi publicado ainda. Assim, nesta dissertação, tive como objetivos avançar na teoria relacionada à organização de comunidades e obter dados de qualidade para a avaliação continuada da dinâmica ecológica por trás dos mosaicos campo-floresta com presença de A. angustifolia na Serra do Sudeste. Os resultados encontrados revelaram padrões tanto de convergência quanto de divergência de atributos. A abordagem inteiramente funcional utilizada neste trabalho foi muito útil para a inferência de prováveis mecanismos de nicho envolvidos na organização das comunidades de árvores juvenis. Nós defendemos que a análise de dados de atributos referentes ao nível de indivíduos em um contexto de metacomunidades é a melhor maneira de explorar diretamente como a convergência e a divergência de atributos realmente se comporta ao longo de um dado gradiente. Com relação ao limite austral da distribuição de Araucaria angustifolia, caso as áreas da Serra do Sudeste sejam consideradas nativas, haveria uma ocorrência disjunta da espécie e, talvez, do tipo vegetacional Floresta com Araucária. Esse tema é especialmente importante no que concerne a uma possível migração da espécie ou mesmo da flora típica da formação rumo ao sul, ou alternativamente a uma possível evidência remanescente de que a espécie ou mesmo de que a formação tenham ocorrido continuamente até essas latitudes, talvez há centenas de milhares de anos atrás. A resolução desse mistério, entretanto, provavelmente só seja alcançada através de estudos paleopolínicos e genéticos. De qualquer forma, tais áreas devem ser protegidas, já que seu desconhecimento por grande parte da comunidade científica facilita a negligência de sua conservação. / Ecologists have considered niche theory one of the most relevant perspectives attempting to explain ecological community assembly. It is divided in two research programs with opposed philosophies. The first emphasises that differences in functional attributes of organisms enable their coexistence, whereas the second evaluate to which extent members of a same community tend to exhibit similarity regarding their functional traits. A variety of analytical methods have been developed for assessing mechanisms related to each of these processes. By exploring the trait distribution pattern in communities, it is generally accepted that the local action of environmental filters generates a pattern of trait convergence, whereas limiting similarity leads to trait divergence. In this sense, the method for discriminating traitconvergence and trait-divergence assembly patterns in the metacommunity context is of great value. In this dissertation, such approach is used for evaluating convergence and divergence patterns of tree sapling traits in forest patches in the Serra do Sudeste region of Rio Grande do Sul state, southern Brazil. We did not include phylogenetic or species identity information in the analysis since we wanted to evaluate to which extent an entirely functional approach could explain community patterns. The study was carried out in Serra do Sudeste, which consists of a forest-grassland mosaic relatively well conserved. Something puzzling in Serra do Sudeste is the presence of conifers such as Araucaria angustifolia (Bertol.) Kuntze and Podocarpus lambertii Klotzsch ex Endl. in several forest patches. These species are characteristic of the Araucaria forest occurring in the South-Brazilian Plateau. Such occurrence has been matter of a long-lasting debate in the regional literature, but no ecological study done in these areas has been published yet. In this dissertation I aimed at advancing on the theoretical bases of community assembly and at gathering data for continuously evaluating the ecological dynamics of the forest-grassland mosaics with presence of A. angustifolia in Serra do Sudeste. The results revealed both trait convergence and divergence patterns, which indicated mechanisms for the assembly of tree sapling communities. The entirely functional approach applied here was very useful to infer probable mechanisms underlying community assembly. We argue that the use of individual-based trait information in a metacommunity context is the best way to directly explore how trait convergence and trait divergence behave along a given gradient. With regard to the austral boundary of Araucaria angustifolia distribution, if the patches of Serra do Sudeste are considered native, there would be a disjunct occurrence of the species and perhaps of the vegetational type Araucaria forest. This issue is especially important regarding a possible migration of the species or even of the typical associated flora southwards, or alternatively, regarding a possible relict evidence that the species had continuously occurred along such latitudes in a remote past. Nonetheless, the resolution of this puzzle probably only will be achieved through genetic and paleopollen studies. Anyway, such areas must be protected as their omission in important scientific studies facilitates the negligence of their conservation.

abstract: In a typical living cell, millions to billions of proteins—nanomachines that fluctuate and cycle among many conformational states—convert available free energy into mechanochemical work. A fundamental goal of biophysics is to ascertain how 3D protein structures encode specific functions, such as catalyzing chemical reactions or transporting nutrients into a cell. Protein dynamics span femtosecond timescales (i.e., covalent bond oscillations) to large conformational transition timescales in, and beyond, the millisecond regime (e.g., glucose transport across a phospholipid bilayer). Actual transition events are fast but rare, occurring orders of magnitude faster than typical metastable equilibrium waiting times. Equilibrium molecular dynamics (EqMD) can capture atomistic detail and solute-solvent interactions, but even microseconds of sampling attainable nowadays still falls orders of magnitude short of transition timescales, especially for large systems, rendering observations of such "rare events" difficult or effectively impossible. Advanced path-sampling methods exploit reduced physical models or biasing to produce plausible transitions while balancing accuracy and efficiency, but quantifying their accuracy relative to other numerical and experimental data has been challenging. Indeed, new horizons in elucidating protein function necessitate that present methodologies be revised to more seamlessly and quantitatively integrate a spectrum of methods, both numerical and experimental. In this dissertation, experimental and computational methods are put into perspective using the enzyme adenylate kinase (AdK) as an illustrative example. We introduce Path Similarity Analysis (PSA)—an integrative computational framework developed to quantify transition path similarity. PSA not only reliably distinguished AdK transitions by the originating method, but also traced pathway differences between two methods back to charge-charge interactions (neglected by the stereochemical model, but not the all-atom force field) in several conserved salt bridges. Cryo-electron microscopy maps of the transporter Bor1p are directly incorporated into EqMD simulations using MD flexible fitting to produce viable structural models and infer a plausible transport mechanism. Conforming to the theme of integration, a short compendium of an exploratory project—developing a hybrid atomistic-continuum method—is presented, including initial results and a novel fluctuating hydrodynamics model and corresponding numerical code. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Physics 2017

Submitted by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2017-03-18T12:36:02Z No. of bitstreams: 1 DISS_2015_Pâmila Nayana Ferreira Ramos.pdf: 1319570 bytes, checksum: e4382482fe0507e46d18d8e8662bc3c2 (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2017-03-18T15:10:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2015_Pâmila Nayana Ferreira Ramos.pdf: 1319570 bytes, checksum: e4382482fe0507e46d18d8e8662bc3c2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-18T15:10:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2015_Pâmila Nayana Ferreira Ramos.pdf: 1319570 bytes, checksum: e4382482fe0507e46d18d8e8662bc3c2 (MD5) Previous issue date: 2015-02-02 / A utilização de poços rasos como fonte de abastecimento de água é uma prática comum em todo o mundo devido à qualidade dos aquíferos serem adequadas para diversos usos, principalmente ao consumo humano. Todavia, a poluição desse recurso pode ocorrer por diversas formas, como a contaminação bacteriológica, mais especificamente por Ferrobactérias. Assim sendo, este estudo tem como objetivo analisar o perfil genotípico de Ferrobactérias isoladas da água de poços rasos no Bairro Pedra Noventa, Cuiabá-MT. As coletas de água nos pontos amostrais foram realizadas em novembro de 2013 (início do período chuvoso) e janeiro de 2014 (chuvas regulares), no Bairro Pedra Noventa, em Cuiabá, utilizando como amostrador o manual tipo bailer. Após a quantificação das Ferrobactérias, via meio seletivo, foram isoladas para extração de DNA e caracterização genotípica utilizando o iniciador BOX-PCR. A partir do produto da eletroforese do BOXPCR, foram gerados dezesseis géis que contabilizam dezessete pontos para cada período amostral. A similaridade das amostras foi determinada por matrizes binárias de presença e ausência para cada um dos pontos de análise, em função da posição que as bandas ocupavam no gel. A partir da matriz de dissimilaridade foram agrupados em dendrogramas UPGMA e análise de similaridade de Jaccard (2%) para o percentual de similaridade entre os isolados de cada ponto. Para análises do metal ferro foram realizadas duas coletas em dois períodos distintos os pontos P2, P7, P10 e P16, apresentaram concentrações acima aos Valores Máximos Permissíveis para consumo humano. Para análises microbiológicas todas as amostras analisadas apresentaram contaminação por Ferrobactérias. Através dos dendrogramas de dissimilaridade, notou-se que 10,9% dos isolados obtiveram uma similaridade acima de 70%, o que leva a inferir que 89,1% dos isolados apresentaram diversidade gênica. / The use of shallow wells as water source is a common practice worldwide for the quality of aquifers are suitable for various uses, mainly for human consumption. However, pollution of this resource can occur in various forms, such as bacterial contamination, specifically by Iron Bacteria. Therefore, this study aims to analyze the genotypic profile of Iron Bacteria isolated from water from shallow wells in the neighborhood Stone Ninety, Cuiaba-MT. The water sampling in the sampling points were held in November 2013 (the beginning of the rainy season) and January 2014 (regular rainfall), in the neighborhood Stone Ninety in Cuiaba, as sampler using the manual type bailer. After quantification of Iron Bacteria, via selective medium, were isolated for DNA extraction and genotypic characterization using BOX-PCR primer. From the product of BOX-PCR electrophoresis, gels were generated which account sixteen seventeen points for each sampling period. The similarity of the samples was determined by binary matrices presence and absence for each of the analysis points, depending on the position occupied bands in the gel. From the dissimilarity matrix were grouped into UPGMA dendrograms and Jaccard similarity analysis (2%) to the percentage of similarity among isolates of each point. To iron metal analyzes were performed two collections into two distinct periods points P2, P7, P10 and P16 showed concentrations above the Maximum Allowable Values for human consumption. For microbiological analyzes all samples were contaminated by Iron Bacteria. Through dendrograms dissimilarity, it was noticed that 10.9% of the isolates obtained a similarity greater than 70%, which leads to the inference that 89.1% of the isolates showed genetic diversity.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-12-19Bitstream added on 2014-06-13T20:18:18Z : No. of bitstreams: 1 carvalho_lb_me_jabo.pdf: 604690 bytes, checksum: 9effc91615f0ae69118f48865d1d6e4e (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Funep / A interferência das plantas daninhas em agroecossistemas olerícolas é muito intensa em função do sistema de produção das culturas nesse tipo de ambiente. Para o desenvolvimento de programas de manejo das plantas daninhas, estudos ecológicos das comunidades infestantes são de suma importância em razão da vegetação daninha ser conseqüência das condições ecológicas criadas artificialmente pelo homem nos agroecossistemas. O presente trabalho foi desenvolvido com objetivo de realizar estudos fitossociológicos na comunidade infestante da cultura da beterraba de mesa e determinar os períodos críticos de interferência dessa comunidade sobre a cultura quando estabelecida por meio de semeadura direta. Os tratamentos consistiram em períodos semanais crescentes de convivência e controle das plantas daninhas, a partir de 14 dias após a semeadura. A comunidade infestante foi avaliada por meio do número de indivíduos e da matéria seca acumulada correspondente, para cada população de planta daninha e época avaliada. Na comunidade infestante estudou-se a composição específica, a densidade populacional, o acúmulo de matéria seca, os índices fitossociológicos, a diversidade e a similaridade. A cultura foi colhida 91 dias após a semeadura, quando se avaliou o diâmetro transversal e a produção de raízes. Na cultura estudou-se o efeito da interferência das plantas daninhas na produção total de raízes e os períodos críticos de interferência das plantas daninhas sobre a produtividade comercial de raízes. Nos períodos de convivência, Coronopus didymus foi importante pela densidade e acúmulo de matéria seca, no período de crescimento da beterraba, enquanto, no terço final do ciclo, Nicandra physalodes foi importante devido ao acúmulo de matéria seca. Nos períodos de controle, Amaranthus viridis, Galinsoga parviflora e N. physalodes foram importantes pelo... / Weed interference is very strong in olericultural agroecosystems due to the established crop production system in these environments. Ecological studies of weed communities are extremely important for development of weed management programs because of weeds are a consequency of the ecological conditions unnaturally created by humans in agroecosystems. The objective of this research was to realize phytossociological studies on the weed community of the table beet and to determine the critical periods of interference of this community on the crop when the beet was established by direct sowing. The treatments were weedy and weed-free increased weekly periods, starting 14 days after sowing. The weed community was evaluated based on the number of individuals and their correspondent dry matter accumulation for each weed population and interference time. The weed community was studied based on species composition, population density, dry matter accumulation, phytossociological indexes, diversity and similarity. The beet was gathered 91 days after sowing, evaluating the root transversal diameter and the root production. About the beet crop, it was studied the effects of weed interference on the total root production and the critical periods of weed interference affecting marketable beet yield. Coronopus didymus was important due to density and dry matter accumulation on beet growing period, in weedy periods, while Nicandra physalodes was important due to dry matter accumulation on the thirty part of the crop cycle. Amaranthus viridis, Galinsoga parviflora and N. physalodes was important due to dry matter accumulation, in weed-free periods. The diversity and evenness indexes were characteristic of weed communities of agroecosystems, with more evenness values at the beginning and at the middle of the cycle, and less evenness at the final, when mortality and dry matter accumulation for some species ...(Complete abstract, click electronic access below)